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《匀速圆周运动》教学设计


《匀速圆周运动》教学设计
【教学目标】 1、知识与技能 (1)了解物体做圆周运动的特征 (2)理解线速度的概念,知道它是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量。理解描述 物体做匀速圆周运动快慢的物理量还有角速度和周期,会用它们的公式进行计算。 (3)理解线速度、角速度、周期之间的关系: v ? r? ? 2、过程与方法 (1)联系学生日常生活中所观察到的各种圆周运动的实例,

找出共同特征。 (2)联系各种日常生活中常见的现象,通过课堂演示实验的观察,引导学生归纳、总 结描述物体做圆周运动快慢的方法,进而引出描述物体做圆周运动快慢的物理量:线速度 大v ?
s ? 、角速度大小 ? ? :周期 T、转速 n 等。 t t 2?r 2? ,结合 ? ? ,导出 v ? r? T T

2?r T

(3)探究线速度与周期之间的关系 v ? 3、情感、态度与价值观

(1)经历观察、分析总结及探究等学习活动,培养学生尊重客观事实、实事求是的科 学态度。 (2)通过亲身感悟,使学生获得对描述圆周运动快慢的物理量(线速度、角速度、周 期等)以及它们相互关系的感性认识。 【教学重点】 :线速度、角速度、周期的概念以及它们之间的联系。 【教学难点】 :理解线速度、角速度物理意义。 【教学方法】 :教师启发、引导,学生归纳分析,讨论、交流学习成果。 【教学媒体】 :实物、图片、电脑多媒体动画课件等。 【教学设计】 : 一、认识圆周运动 1、圆周运动:物体的运动轨迹是圆周,这样的运动叫圆周运动。 2、生活中圆周运动:如钟表指针的运动;转动的电风扇上各点的运动;计算机读写 数据时硬盘的盘片,蒸汽机工作时转轮的运动。

图1

图2

图3

图4

【讨论与交流】 ★ 同学们还见过或经历过哪些圆周运动?你对圆周运动有什么认识? 如:游乐场里的摩天轮;车轮的转动;月球绕地球的运动;地球及各个行星绕太阳的 运动等。 ★ 今天我们就来学习最简单的圆周运动——匀速圆周运动 二、匀速圆周运动 1、用多媒体投影一个质点做圆周运动,在相等的时间里通过相等的弧长。 2、定义:质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的弧长相等——这种运动就叫匀 速圆周运动。 【问题】直线运动可用位移、速度和加速度等物理量来描述,那么,这些物理量可否 也用来描述匀速圆周运动呢? 【观察与思考】 ★ 请同学们仔细观察自行车车轮转动时车轮上某一点的运动,并思考下列问题: (1)该点在经过一段时间 t 后,它在圆周轨道上的位置如 何确定? ★ 时间 t 内通过的路程;位移;半径转过的角度。 (2)如何判断该点在圆周轨道上的运动快慢? ★ 单位时间内通过的圆弧长度;单位时间内半径转过的角 度;单位时间内转动的圈数;转动一周所用的时间等。 ★ 重复性和周期性。 3、举例:通过放录像让学生感知:一个电风扇转动时,其上各点所做的运动,地球 和各个行星绕太阳的运动,都认为是匀速圆周运动。 4、通过电脑模拟:两个物体都做圆周运动,但快慢不同,过渡引入下一问题。 三、描述匀速圆周运动快慢的物理量 1、线速度 (1)分析:物体做匀速圆周运动时,运动的时间 t 增大几倍,通过的圆弧长度也增大 几倍,所以对于某一匀速圆周运动而言,s 与 t 的比值越大,物体运动得越快。 (2)线速度 ① 线速度的大小 v ? t 表示时间) ② 线速度是矢量,它既有大小,也有方 向(如图 6,火星沿砂轮的切线飞出) 。 ③ 线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时 速度。
图6 图7 v O r 图5

(3)根据你的观察,能不能找出匀速圆周运动区别于直线运动的最显著的运动特征?

s 。 (s 表示弧长, t

④ 线速度的方向:在圆周各点的切线方向上。 (如图 7 所示) 【讨论与交流】 :匀速圆周运动的线速度是不变的吗? 【结论】 匀速圆周运动是一种非匀速运动,因为线速度的方 向时刻在改变,但线速度的大小是不变的。 (如图 8,在匀速转动的 皮带传动轮中, 轮子边缘各点的线速度大小与皮带传动的速度大小 相等。 ) 2、角速度 【讨论与交流】 当自行车车轮匀速转动时,自行车同一根辐条上各点的线速度是否相同?自行车每根 辐条在相同的时间内转过的角度是否相同? (1)引导学生阅读课文有关内容 (2)出示阅读思考题 ① 角速度是表示 ② 角速度等于 ③ 角速度的单位是 【说明】 (1)对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度ω是恒定的,即匀速圆周运动是角速度 不变的圆周运动。 (2)强调角速度单位的写法 rad/s 3、周期、频率和转速 (1)学生阅读课文有关内容 (2)出示阅读思考题 ① 周期是指 频率是指 转速是指 ② 它们分别用什么字母表示? ③ 它们的单位分别是什么? (3)阅读结束后,请学生回答上边的思考题 4、线速度、角速度、周期之间的关系 【讨论与交流】 线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量,它们之间一定存在 某种关系,这种关系是什么呢? 设某一物体沿半径为 r 的圆周做匀速圆周运动,用 v 表示线速度,表示角速度ω,T 表示周期。则: (1)物体运动一周所用的时间叫 ,用 T 表示;物体在周期 T 内转过的弧 ; ; ; 和 。 的物理量。 的比值,即ω= 。
图8

长 s=

,则由 v ?

s ,可得物体的线速度 v= t

。 ,则由 ? ? ;

(2)一个周期 T 内转过的角度Φ = 度ω= ; (3)线速度 v 与角速度ω的关系是; 5、讨论 v ? r? (1)当 v 一定时,ω与 r 成反比; (2)当ω一定时,v 与 r 成正比; (3)当 r 一定时,v 与ω成正比; 【实践与拓展】 :师生共同探讨 1、变速自行车是如何实现变速的? 2、为什么磁带上各点都能以相同的速度经过磁带? 四、 【典型例题】

?
t

,可得物体的角速

例 1:分析下图中,A、B 两点的线速度有什么关系?(播放多媒体动画) 分析得到:主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中,皮带(链条)上各 点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等。
A A

B

B

例 2:分析下列情况下,轮上 A、B、C 三点的角速度有什么关系?(播放动画)

A O C

B

分析得到:同一轮上各点的角速度相同。 五、巩固训练 用电脑进行练习,并且进行激励评价和升级训练 (一)填空 1、做匀速圆周运动的物体线速度的 度是 不变, 时刻在变,所以线速 。 (填恒量或变量) ,所以匀速圆周运动中,匀速的含义是

2、对于做匀速圆周运动的物体,哪些物理量是不变的? (二)某电钟上秒针、分针、时针的长度比为 d1:d2:d3=3:2:1, 求: (1)秒针、分针、时针尖端的角速度之比; (2)秒针、分针、时针转动的线速度之比。 六、板书(小结) : §2-1 匀速圆周运动: 1、定义:物体在圆周上运动,且在相等的时间内通过的弧长相等。 2、描述运动快慢的物理量 (1)线速度:①公式: v ? (2)角速度:①公式: ? ? (3)周期 T (4)频率 f(或转速 n) 3、v、ω、T、f、r 间的关系: ① v?
2?r ; T

s ; t

②量性;矢量; ②单位:rad/s

③单位:m/s

?
t



② ??

2? ; T

③ v ? r? ;

④ T?

1 f

七、作业布置。


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